KR20070096627A

KR20070096627A - Location measurement apparatus and method of robot

Info

Publication number: KR20070096627A
Application number: KR1020060027474A
Authority: KR
Inventors: 하인철; 이경돈
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-02

Abstract

A relative location measurement system and method for a robot are provided to improve reliability of the measurement value by measuring at least two points in a process area of the robot. A relative location measurement system for a robot comprises a robot controller(110), a relative location measurement apparatus(200), and a calculation device(250). The relative location measurement apparatus is installed in a process area of the robot to measure the relative location of the robot of at least two points using a wire sensor. The calculation device calculates the location coordinates of the robot from the relative location measurement apparatus.

Description

Location measurement apparatus and method of robot

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 위치측정장치를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a position measuring apparatus of a robot according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 상대 위치 측정기의 일부를 도시한 도면,2 is a view showing a part of a relative position measuring device according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 상대 위치 측정기를 도시한 도면,3 shows a relative position measuring device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 로봇의 위치측정장치를 이용한 로봇의 위치측정 과정을 도시한 순서도이다.Figure 4 is a flow chart illustrating a position measurement process of the robot using the position measuring device of the robot according to the present invention.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Major Codes in Drawings>

100 : 로봇 110 : 로봇 제어기100: robot 110: robot controller

200 : 상대 위치 측정기 211 : 고정지지대200: relative position measuring instrument 211: fixed support

213 : 연결지그 215 : 베이스 지그213: connecting jig 215: base jig

220 : 회전유닛 221 : 종동기어220: rotating unit 221: driven gear

223 : 구동기어 230 : 높이조절유닛223: drive gear 230: height adjustment unit

240 : 와이어센서240: wire sensor

본 발명은 로봇의 위치측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇의 시스템 및 작업 대상물에 대한 정확한 수학적 모델 파라메터의 값을 알아내는 로봇의 위치측정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a position measuring apparatus of a robot, and more particularly, to a position measuring apparatus and method of a robot for determining the value of the exact mathematical model parameters for the robot system and the workpiece.

현재 산업 현장에서 작업 환경 개선 및 생산성 향상을 목적으로 로봇의 사용이 증가되는 추세이고, 특히 단순 반복 작업이나 인간이 직접 수행하기 힘들고 위험한 작업에 로봇의 사용이 급증하고 있다.Currently, the use of robots is increasing in the industrial field for the purpose of improving the working environment and improving productivity. In particular, the use of robots is increasing rapidly for simple repetitive tasks or tasks that are difficult and dangerous for humans to perform.

로봇은 기존의 단순 반복 작업에서 보다 정밀하고 복잡한 작업에 점차 많이 응용되고 있다. 로봇의 온라인 프로그래밍(On-line programming)방법은 실제 작업 대상물과 실제 로봇을 이용하여 교시(Teaching by doing)함으로써 프로그램을 수행한다. 반면, 오프라인 프로그래밍(Off-line programming)방법은 컴퓨터 상에 모델링 된 작업 대상물과 로봇을 이용하여 프로그램을 수행한다.Robots are increasingly being applied to more precise and complex tasks from simple repetitive tasks. On-line programming of a robot performs a program by teaching by doing using a real work object and a real robot. On the other hand, the off-line programming method executes a program using a work object modeled on a computer and a robot.

온라인 프로그래밍 방법은 로봇이 본래 가지고 있는 반복 오차와 교시 작업할 때의 오차만을 포함하므로 위치 정밀도는 뛰어나다. 그러나, 사용 중에 예고되지 않은 사고로 인해 로봇이 다른 로봇이나 작업 대상물과의 심하게 충돌하였거나 오랜 시간 사용으로 기구적인 변화가 생길 경우 로봇의 위치정밀도는 상당히 떨어진다. 또한, 온라인 프로그래밍 방법은 그 장비가 고가이고, 측정 시간이 오래 걸린다. The online programming method includes only the inherent repetitive errors of the robot and the errors in teaching, so the positional accuracy is excellent. However, the robot's positional accuracy drops considerably when the robot is severely collided with another robot or a work object due to an accident that is not noticed during use, or when mechanical change occurs due to long time use. In addition, the online programming method is expensive and the measurement time is long.

반면, 오프라인 프로그래밍 방법에서는 정밀하게 모델링 된 로봇 시스템과 작업 대상물에 대한 정확한 형상 정보만 있으면 다수의 로봇을 위한 작업 프로그램들을 효율적으로 작성할 수 있을 뿐만 아니라 각종 해석을 수행할 수 있기 때문에 작업시 로봇의 오동작 및 충돌 등을 사전에 예방할 수 있고, 로봇의 교시 작업시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.In the off-line programming method, on the other hand, if a precisely modeled robot system and accurate shape information of a work object are provided, it is possible not only to efficiently write work programs for a large number of robots, but also to perform various analyzes. And collision can be prevented in advance, and the teaching time of the robot can be reduced.

따라서, 로봇은 적용 분야에 따른 절대 정확도 및 반복 정밀도를 확보하기 위해 로봇의 캘리브레이션이 실시된다. 로봇 캘리브레이션은 로봇 시스템 및 작업 대상물에 대한 정확한 수학적 모델 파라메터의 값을 알아내는 일련의 과정으로서, 로봇의 방위와 조인트 변수 사이의 정확한 함수 관계를 찾아 로봇 제어에 쓰이는 기구 변수를 수정하여 로봇 시스템의 정밀도를 향상시키는 과정을 말한다. Therefore, the robot is calibrated to ensure absolute accuracy and repeatability according to the application field. Robot calibration is a series of processes that determine the exact mathematical model parameter values for the robotic system and the workpiece.The accuracy of the robotic system is corrected by modifying the mechanical variables used in the robot control by finding the exact functional relationship between the robot's orientation and joint variables. Say the process of improving it.

이와 같은 캘리브레이션을 수행하기 위한 캘리브레이션 장치는 대한민국 등록특허공보 제1999-7006665호(명칭 : 로봇의 캘리브레이션 장치 및 방법), 대한민국 공개특허공보 제1998-084765호(명칭 : 로봇의 기구학적 파라메터의 측정 방법), 대한민국 공개특허공보 제2001-0024134호(명칭 : 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법), 대한민국 공개특허공보 제1996-0031766호(명칭 : 수직 다관절 용접 로봇의 캘리브레이션 방법 및 장치), 일본공개특허공보 특개평9-309084호(명칭 : 로봇의 교정 방법과 장치) 등에 개시된 바 있다.The calibration device for performing such calibration is Korean Patent Publication No. 1999-7006665 (Name: robot calibration apparatus and method), Republic of Korea Patent Publication No. 1998-084765 (Name: Method of measuring the kinematic parameters of the robot) ), Korean Unexamined Patent Publication No. 2001-0024134 (Name: Calibration device of robot and its method), Korean Unexamined Patent Publication No. 1996-0031766 (Name: Method and device of calibration of vertical articulated welding robot), Japanese Unexamined Patent Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-309084 (name: a calibration method and apparatus of a robot) and the like have been disclosed.

이러한 캘리브레이션 장치들은 로봇의 상대위치를 측정하여, 로봇의 정확도를 확인하고 보정하기 위한 장치이지만, 비교적 고가이고 설치 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. These calibration devices are devices for checking and correcting the accuracy of the robot by measuring the relative position of the robot, but have a relatively expensive and expensive installation time.

특히, 작업장에 설치된 로봇의 상대위치를 측정할 경우 로봇의 위치에 대한 정확도를 로봇이 설치된 장소에서 주기적으로 측정해야 하는 요구는 점차 커지고 있지만 현재 이를 위한 고정밀도 캘리브레이션 장치가 보급되지 못하고 있고, 이러한 캘리브레이션 장치의 측정 데이터를 직접 이용해서 로봇 조정 작업까지 가능하게 하는 전용기법도 제안되지 못하고 있다.In particular, when measuring the relative position of the robot installed in the workplace, the need to measure the accuracy of the position of the robot periodically at the place where the robot is installed is gradually increasing, but the high-precision calibration device for this is not widely available. There is no proposed technique that can directly adjust the robot using the measurement data of the device.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 로봇의 캘리브레이션을 수행하기 위하여 로봇의 상대 위치를 여러 방향에서 정밀하게 측정함과 동시에 측정시간을 단축시키는 로봇의 상대위치 측정장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to accurately measure the relative position of the robot in various directions in order to perform the calibration of the robot and at the same time to reduce the measurement time of the robot relative It is to provide a position measuring device and a method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로봇 제어기에 의해 소정의 작업을 실시하는 로봇에 있어서, 상기 로봇의 작업 반경내에 설치되며, 와이어 센서를 통해 적어도 두 지점의 로봇의 상대 위치를 측정하는 상대 위치 측정기 및 상기 상대위치 측정기로부터 로봇의 위치좌표값을 산출하는 산출기를 포함하는 로봇의 상대 위치 측정장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a robot that performs a predetermined operation by a robot controller, which is installed within a working radius of the robot and measures a relative position of the robot at least two points through a wire sensor. And a calculator for calculating a position coordinate of the robot from the relative position measuring device.

상기 상대위치 측정기는 고정지지대와, 상기 고정지지대의 상측에 설치되어 회전하는 연결지그와, 상기 연결지그를 회전시키는 회전유닛과, 상기 연결지그와 연결되며 상기 연결지그의 상측에 설치된 베이스지그와, 상기 고정지지대와 연결되며 상기 베이스 지그의 높이를 조절하는 높이 조절유닛 및 상기 베이스 지그의 상측에 설치된 적어도 세개의 와이어 센서를 포함하는 것이 바람직하다.The relative position measuring device is a fixed support, a connecting jig installed and rotated on the upper side of the fixed support, a rotating unit for rotating the connecting jig, a base jig connected to the connecting jig and installed on the upper side of the connecting jig, It is preferable to include a height adjusting unit connected to the fixed support and adjusting the height of the base jig and at least three wire sensors installed on the base jig.

상기 회전유닛은 상기 감속 기어는 상기 연결지그와 연결된 종동기어와, 상기 종동기어와 맞물린 감속기어 및 상기 감속기어와 맞물린 구동기어를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.Preferably, the rotation unit includes the reduction gear including a driven gear connected to the connecting jig, a reduction gear engaged with the driven gear, and a driving gear engaged with the reduction gear.

상기 높이 조절유닛은 볼 스크류인 것이 바람직하다.The height adjusting unit is preferably a ball screw.

상기 회전유닛과 상기 높이 조절유닛에는 이들을 작동시키는 손잡이가 각각 설치되는 것이 바람직하다.Preferably, the rotary unit and the height adjusting unit are provided with handles for operating them.

또한, 본 발명은 로봇의 위치좌표값과 로봇의 위치를 측정하는 상대 위치측정기의 위치좌표값을 일치시키는 단계와, 로봇 제어기에 입력된 작동값으로 로봇을 작동시키는 단계와, 적어도 세 지점에서 와이어 센서를 통해 상기 상대 위치측정기와 작동된 로봇 사이의 거리를 측정하는 단계와, 상기 상대 위치측정기의 위치좌표값과 상기 와이어 센서를 통해 측정된 거리를 통해 적어도 세 개의 구 방정식을 구현하는 단계와, 상기 구 방정식으로부터 로봇의 위치좌표값을 산출하는 단계를 포함하는 로봇의 상대위치 측정방법을 제공한다.In addition, the present invention is to match the position coordinate value of the robot and the position coordinate value of the relative position measuring device for measuring the position of the robot, operating the robot with the operating value input to the robot controller, and at least three points of the wire Measuring a distance between the relative position sensor and the robot operated through a sensor; implementing at least three sphere equations based on the position coordinate value of the relative position sensor and the distance measured by the wire sensor; It provides a relative position measurement method of the robot comprising the step of calculating the position coordinates of the robot from the sphere equation.

상기 상대 위치 측정기는 적어도 두 지점의 위치좌표값을 측정하는 것이 바람직하다.The relative position measuring device preferably measures position coordinate values of at least two points.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 로봇의 상대위치 측정장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail the relative position measuring apparatus of the robot of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 상대위치 측정장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상대 위치 측정기의 일부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 상대 위치 측정기를 도시한 도면이다.1 is a schematic view showing a relative position measuring device according to the present invention, Figure 2 is a view showing a part of the relative position measuring device according to the present invention, Figure 3 is a view showing a relative position measuring device according to the present invention. .

도 4는 본 발명에 따른 상대위치 측정장치를 이용한 로봇의 상대위치 측정 과정을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a relative position measuring process of a robot using the relative position measuring device according to the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇의 상대위치 측정장치는 로봇 제어기(110)에 의해 소정의 작업을 실시하는 로봇(100)의 작업반경 이내에 설치된 것으로서, 로봇(100)의 상대위치를 측정하는 상대 위치 측정기(200)와, 상대위치 측정기(200)에서 측정된 로봇(100)의 위치좌표값을 산출하는 산출기(250)를 포함하여 이루어진다.As shown in these figures, the relative position measuring apparatus of the robot according to the present invention is installed within the working radius of the robot 100 to perform a predetermined operation by the robot controller 110, the relative position of the robot 100 It includes a relative position measuring device 200 for measuring the, and a calculator 250 for calculating the position coordinate value of the robot 100 measured by the relative position measuring device 200.

상대 위치 측정기(200)는 바닥면에 설치되는 고정지지대(211)와, 고정지지대(211)의 상측에 설치되어 회전하는 연결지그(213)와, 연결지그(213)를 일방향으로 이동시키는 회전유닛(220)과, 연결지그(213)와 연결되며 연결지그(213)의 상측에 설치된 베이스 지그(215)와, 고정 지지대(211)와 연결되며 베이스 지그(215)의 높이를 조절하는 높이 조절유닛(230) 그리고, 베이스 지그(215)의 상측에 설치된 와이어 센서(240)를 포함한다.The relative position measuring unit 200 includes a fixed support 211 installed on the bottom surface, a connecting jig 213 installed and rotated on the upper side of the fixed support 211, and a rotating unit for moving the connecting jig 213 in one direction. A height adjusting unit 220 is connected to the connecting jig 213 and is connected to the base jig 215 installed on the upper side of the connecting jig 213 and the fixing support 211 to adjust the height of the base jig 215. 230 and a wire sensor 240 provided above the base jig 215.

고정지지대(211)는 바닥면에 고정된다. 고정지지대(211)에는 높이 조절유닛(230)으로서 볼 스크류가 설치된다. 볼 스크류에는 연결지그(213)와 베이스 지그(215)가 순차적으로 적층되어 설치된다. 연결지그(213)에는 연결지그(213)와 연결된 베이스 지그(215)를 일측과 타측으로 소정 간격 회전시키는 회전유닛(220)이 구비된다. 회전유닛(220)은 연결지그(213)와 연결된 종동기어(221)와, 종동기어(221)와 맞물려 회전하는 감속기어(225) 그리고, 감속기어(225)와 맞물리는 구동기어(223)로 이루어진다. The fixed support 211 is fixed to the bottom surface. The fixed support 211 is provided with a ball screw as a height adjustment unit 230. The connection jig 213 and the base jig 215 are sequentially stacked on the ball screw. In the connecting jig 213 The base jig 215 connected to the connecting jig 213 is provided with a rotating unit 220 for rotating a predetermined interval to one side and the other side. The rotary unit 220 includes a driven gear 221 connected to the connecting jig 213, a reduction gear 225 that rotates in engagement with the driven gear 221, and a driving gear 223 that engages with the reduction gear 225. Is done.

한편, 베이스 지그(215)의 상면에는 와이어 센서(240)가 설치된다. 와이어 센서(240)는 와이어 엔코더를 포함하여 일단과 끝단의 길이를 측정하여 위치좌표값을 측정할 수 있는 것으로서, 베이스 지그(215)의 내부에 와이어가 감기거나 풀리도록 회전하는 와이어장치(미도시)를 포함한다. 와이어 센서(240)는 베이스 지그(215)의 적어도 세 지점(P_0, P_1, P_2)에 설치되며, 각각의 일단이 측정하고자 하는 로봇의 말단부 위치(Ptcp)에 연결된다. On the other hand, the wire sensor 240 is installed on the upper surface of the base jig 215. The wire sensor 240 may include a wire encoder and measure a position coordinate value by measuring the length of one end and the end of the wire sensor, and a wire device (not shown) that rotates so that the wire is wound or unwound inside the base jig 215. ). The wire sensor 240 is installed at at least three points P_0, P_1, and P_2 of the base jig 215, and one end of each of the wire sensors 240 is connected to the distal end position Ptcp of the robot to be measured.

여기서, 회전유닛(220)과 높이 조절유닛(230)에는 손잡이부(220a,230a)가 설치되어 수동조절도 가능하다.Here, the rotating unit 220 and the height adjusting unit 230 is provided with handles 220a and 230a to allow manual adjustment.

산출기(250)는 상대위치 측정기(200)의 와이어 센서(240)를 통해 각 지점의 상대위치를 측정한 로봇(100)의 위치좌표값을 산출한다.The calculator 250 calculates a position coordinate value of the robot 100 measuring the relative position of each point through the wire sensor 240 of the relative position measuring device 200.

이하에서는 본 발명에 따른 로봇의 상대위치 측정장치의 작동 및 측정방법을 설명한다. Hereinafter will be described the operation and measuring method of the relative position measuring apparatus of the robot according to the present invention.

먼저, 로봇(100)의 상대위치 측정장치를 로봇(100)의 작업반경 내에 설치한다. First, the relative position measuring device of the robot 100 is installed in the working radius of the robot 100.

다음, 로봇(100)을 제어하는 로봇 제어기(110)에 입력된 위치좌표값과 로봇(100)의 상대위치 측정장치의 위치좌표값을 일치시킨다. 위치좌표값의 일치는 상대위치 측정장치의 병진변환은 무의미하며, 상대위치 측정장치의 회전 변환을 통해 이루어진다. 회전변환은 높이 조절유닛(230)이 되는 볼 스크류를 통해 베이스 지그(215)의 높이를 조절하고, 회전유닛(220)에 의해 연결 지그(213)에 베이스 지그(215)를 일측과 타측으로 소정 간격으로 회전하여 이루어진다. (S300)Next, the position coordinate values input to the robot controller 110 controlling the robot 100 and the position coordinate values of the relative position measuring apparatus of the robot 100 are matched. The coincidence of the position coordinates is meaningless in the translation of the relative position measuring device, and is achieved through the rotation conversion of the relative position measuring device. Rotation conversion adjusts the height of the base jig 215 through the ball screw to be the height adjusting unit 230, the base jig 215 to one side and the other side to the connecting jig 213 by the rotation unit 220 By rotating at intervals. (S300)

다음, 로봇(100)은 로봇 제어기(110)로 부터 전송된 작동신호에 소정의 위치로 이동된다. (S310)Next, the robot 100 is moved to a predetermined position in the operation signal transmitted from the robot controller 110. (S310)

그 후, 세 개의 와이어 센서(240)는 측정해야 할 로봇(100)의 말단부 위치(Ptcp)에 각각 설치된다. 산출기(250)에서는 설치된 와이어 센서(240)의 초기 위치좌표값과, 와이어의 길이(l) 그리고, 와이어 센서(240)가 설치된 로봇의 말단부 위치(Ptcp)는 아래와 같이 계산한다.Thereafter, three wire sensors 240 are respectively installed at the distal end position Ptcp of the robot 100 to be measured. In the calculator 250, the initial position coordinate value of the wire sensor 240 provided, the length l of the wire, and the end position Ptcp of the robot provided with the wire sensor 240 are calculated as follows.

와이어 센서(240)의 위치 P_0=(X₀,Y₀,Z₀), 와이어의 측정길이l₀,Position P_0 = (X ₀ , Y ₀ , Z ₀ ) of wire sensor 240, measuring length of wire l ₀ ,

와이어 센서(240)의 위치 P_1=(X₁,Y₁,Z₁), 와이어의 측정길이l₁,Position P_1 = (X₁, Y₁, Z₁) of wire sensor 240, measuring length l₁ of wire,

와이어 센서(240)의 위치 P_2=(X₂,Y₂,Z₂), 와이어의 측정길이l₂,Position P_2 = (X₂, Y₂, Z₂) of wire sensor 240, measurement length of wire l₂,

로봇 말단부의 위치 Ptcp=(X_tcp ,Y_tcp ,Z_tcp )Position of the distal end of the robot Ptcp = (X _tcp , Y _tcp , _Tcp )

상기에서 측정된 와이어의 길이 l₀, l₁, l₂로부터 와이어 센서(240) 각각의 위치를 중심으로 하는 구의 방정식을 다음과 같이 생성한다. 아래 구의 방정식에서 각각의 교차지점이 로봇 제어기(110)를 통해 작동된 로봇(100) 말단부의 위치(Ptcp)가 된다.The equation of a sphere centered on each position of the wire sensor 240 is generated from the measured lengths of wires l ₀ , l₁ and l₂ as follows. In the equation of the following sphere, each intersection point is a position Ptcp of the distal end of the robot 100 operated through the robot controller 110.

수식 1 : (X₀-X_tcp)²+(Y₀-Y_tcp)²+(Z₀-Z_tcp)²=l₀ ^²,Equation 1: (X ₀ -X _tcp ) ² + (Y ₀ -Y _tcp ) ² + (Z ₀ -Z _tcp ) ² = l ₀ ^² ,

수식 2 : (X₁-X_tcp)²+(Y₁-Y_tcp)²+(Z₁-Z_tcp)²=l₁^²,Equation 2: (X₁-X _tcp ) ² + (Y₁-Y _tcp ) ² + (Z₁-Z _tcp ) ² = l₁ ^² ,

수식 3 : (X₂-X_tcp)²+(Y₂-Y_tcp)²+(Z₂-Z_tcp)²=l₂^² Equation 3: (X₂-X _tcp ) ² + (Y₂-Y _tcp ) ² + (Z₂-Z _tcp ) ² = l₂ ^²

여기서, P_0의 위치를 로봇의 상대위치 측정장치의 원점이라고 설정한다. 그러면, P_0와 P_1과의 거리는 X축 방향으로 a, Y축 방향으로 0, Z축 방향으로 0 그리고, P_1과 P_2와의 거리는 X축 방향으로 0, Y축 방향으로 a, Z축 방향으로 0가 되도록 미리 셋업한다. 즉, 상대 위치 측정기(200)의 와이어 센서(240) 좌표는 각각 P_0=(0,0,0), P_1=(-a,0,0), P_2=(0,-a,0)가 될 수 있다.Here, the position of P_0 is set as the origin of the robot's relative position measuring device. Then, the distance between P_0 and P_1 is a in the X-axis direction, 0 in the Y-axis direction, 0 in the Z-axis direction, and 0 and 0 in the X-axis direction, 0 in the Y-axis direction, and 0 in the Z-axis direction. Set up in advance as possible. That is, the coordinates of the wire sensor 240 of the relative position measuring device 200 may be P_0 = (0,0,0), P_1 = (-a, 0,0), and P_2 = (0, -a, 0), respectively. Can be.

따라서, 수식 1과 수식 2에 각각 P_0와 P_1의 좌표값을 대입하면, 상대위치 측정장치의 위치좌표값에 대한 로봇 말단부의 위치 Ptcp의 Xtcp를 다음과 같이 구할 수 있다. 이때, P_0와 P_1의 Y좌표값과 Z좌표값은 동일하다. Therefore, by substituting the coordinate values P_0 and P_1 into Equations 1 and 2, respectively, Xtcp of the position Ptcp of the distal end of the robot with respect to the position coordinates of the relative position measuring device can be obtained as follows. At this time, the Y coordinate value and the Z coordinate value of P_0 and P_1 are equal.

수식 4 :

Equation 4:

아울러, 수식 2와 수식 3의 차에 P_1과 P_2의 좌표값을 대입하고, 수식 4의 Xtcp값을 적용하면, 로봇의 상대위치 측정장치의 기준좌표계에 대한 로봇 말단부의 위치(Ptcp)의 Ytcp를 다음과 같이 구할 수 있다. 이때, P_1과 P_2의 Z좌표값은 동일하다.In addition, by substituting the coordinate values of P_1 and P_2 into the difference between Equation 2 and Equation 3, and applying the Xtcp value of Equation 4, Ytcp of the position (Ptcp) of the distal end of the robot with respect to the reference coordinate system of the relative position measuring device of the robot is determined. It can be obtained as follows. At this time, the Z coordinate values of P_1 and P_2 are the same.

수식 5 :

Equation 5:

수식6 :

Equation 6:

다음, 수식 1에 P_0의 좌표값을 대입하고, 수식 4의 Xtcp값과 수식 6의 Ytcp값을 적용하면, 상대위치 측정장치의 기준좌표계에 대한 로봇 말단부의 위치 Ptcp의 Ztcp를 다음과 같이 구할 수 있다.Next, by substituting the coordinate value of P_0 in Equation 1 and applying the Xtcp value in Equation 4 and the Ytcp value in Equation 6, Ztcp of the position Ptcp of the end of the robot with respect to the reference coordinate system of the relative position measuring device can be obtained as follows. have.

수식 7 :

Equation 7:

수식 8 :

Equation 8:

상기 수식에서 Ztcp의 값은 상대위치 측정장치의 기준좌표값을 기준으로 이동한 로봇 말단부의 위치(Ptcp)가 되므로 양의 값을 갖는다. In the above equation, Ztcp has a positive value because the Ztcp becomes a position Ptcp of the robot distal end moved relative to the reference coordinate value of the relative position measuring device.

상기와 같은 과정을 반복하여 i번째 측정에 대한 로봇 말단부의 위치 Ptcp(i)를 구할 수 있다. (S320)By repeating the above process, the position Ptcp (i) of the distal end of the robot for the i th measurement can be obtained. (S320)

여기서, 로봇 말단부의 위치(Ptcp)는 적어도 두 지점 이상 측정하여야 측정된 로봇 말단부의 위치(Ptcp)에 대한 오차를 줄일 수 있다. 또한, 한 지점에 대한 로봇 말단부의 위치(Ptcp)는 측정된 위치좌표값에 대한 신뢰도를 증대시킬 수 있도록 측정회수가 적어도 2회이상 되어야 한다. 즉, 로봇 말단부의 위치(Ptcp)의 측정회수는 로봇 말단부의 위치(Ptcp) 측정지점의 개수(k)에 비례하여 측정하여야 오차에 대한 신뢰도가 향상된다. Here, the position Ptcp of the robot distal end should be measured at least two points to reduce the error of the measured position of the robot distal end Ptcp. In addition, the position Ptcp of the robot distal end with respect to a point should be at least two measurement times to increase the reliability of the measured position coordinate value. That is, the measurement frequency of the position (Ptcp) of the robot end portion should be measured in proportion to the number (k) of the position (Ptcp) measurement point of the robot end portion to improve the reliability of the error.

상기와 같은 과정을 통해 로봇의 상대위치가 측정되면, 도시되지 않은 로봇의 캘리브레이션 장치에서는 로봇 말단부의 위치(Ptcp)와 최초 로봇 제어기(110)에 입력된 위치좌표값으로부터 오차값을 산출한다. (S340)When the relative position of the robot is measured through the above process, the calibration device of the robot (not shown) calculates an error value from the position Ptcp of the robot end and the position coordinate value input to the first robot controller 110. (S340)

산출된 오차값으로부터 최초 위치좌표값을 보정하여 로봇 제어기(110)에 재입력되어 로봇의 캘리브레이션 작업을 수행할 수 있다.(S350)The initial position coordinate value is corrected from the calculated error value and re-input to the robot controller 110 to perform a calibration operation of the robot.

따라서, 본 발명에 따른 로봇의 상대위치 측정기는 로봇의 상대 위치에 대한 위치좌표값의 신뢰도가 향상되며, 상술한 바와 같이 산출된 위치좌표값은 로봇의 캘리브레이션 장치에서도 사용될 수 있다.Therefore, the relative position measuring device of the robot according to the present invention improves the reliability of the position coordinate value with respect to the relative position of the robot, and the position coordinate value calculated as described above may also be used in the calibration device of the robot.

본 발명에 따르면, 로봇의 상대위치 측정장치 및 방법은 로봇의 상대 위치를 측정함에 있어서, 적어도 두 지점의 위치를 측정함에 따라 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, an apparatus and method for measuring a relative position of a robot has an advantage of improving reliability of a measured value by measuring positions of at least two points in measuring a relative position of a robot.

또한, 광학장치 대신 와이어 센서를 이용함에 따라 로봇의 이동시에 공간상의 제약이 적고, 설치 및 취급이 간단한 효과가 있다.In addition, the use of a wire sensor instead of an optical device is less space constraints when the robot moves, there is a simple effect of installation and handling.

Claims

In a robot that performs a predetermined task by a robot controller,

A relative position measurer installed within a working radius of the robot and measuring a relative position of the robot at least two points through a wire sensor; And

And a calculator for calculating a position coordinate of the robot from the relative position measuring device.

The method according to claim 1,

The relative position measuring device is fixed support;

A connecting jig installed on the fixing support and rotating;

A rotating unit for rotating the connecting jig;

A base jig connected to the connection jig and installed above the connection jig;

A height adjusting unit connected to the fixed support and adjusting the height of the base jig; And

And at least three wire sensors installed above the base jig.

The method according to claim 2,

The rotating unit is the reduction gear is a driven gear connected to the connecting jig;

A reduction gear meshed with the driven gear; And

Relative position measuring device of the robot, characterized in that it comprises a drive gear meshed with the reduction gear.

The method according to claim 2,

The height adjusting unit is a relative position measuring device of the robot, characterized in that the ball screw.

The method according to claim 2,

The relative position measuring apparatus of the robot, characterized in that the rotary unit and the height adjustment unit is provided with a handle for operating them respectively.

Matching the position coordinate value of the robot with the position coordinate value of the relative position measuring device for measuring the position of the robot;

Operating the robot with an operation value input to the robot controller for controlling the robot;

Measuring a distance between the relative locator and an activated robot via a wire sensor at at least three points;

Implementing at least three sphere equations based on the position coordinates of the relative position gauge and the distance measured by the wire sensor; And

Calculating a position coordinate of the robot from the spherical equation.

The method according to claim 6,

The relative position measuring method for measuring the relative position of the robot, characterized in that for measuring the position coordinate values of at least two points.